DE10060219B4

DE10060219B4 - Schnellwechselsystem für Messtaster-Baugruppe

Info

Publication number: DE10060219B4
Application number: DE10060219A
Authority: DE
Inventors: Roland Heffe
Original assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Current assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2020-12-05
Also published as: CA2364476C; US20020069689A1; US6619091B2; CA2364476A1; JP2002267402A; EP1211028A2; JP3946988B2; EP1211028B1; DE50106098D1; MXPA01012470A; EP1211028A3; DE10060219A1

Abstract

Festwalzmaschine für Kurbelwellen mit einer Einrichtung zum Messen des Schlages der Kurbelwelle bestehend aus wenigstens einem Messtaster, der in einer Halterung am freien Ende eines Armes angeordnet ist, der drehfest mit einer Welle verbunden ist, die sich in einem Abstand achsparallel zur Kurbelwelle erstreckt und durch Schwenken um ihre Längsachse den Messtaster mit einem der Hauptlager der Kurbelwelle in und außer Eingriff bringt sowie einer Kabelverbindung, über welche der Messtaster mit einem Auswertegerät in Verbindung steht, wobei
– entsprechend der Anzahl der zu vermessenden Hauptlager (3) eine Mehrzahl von Messtastern (4) vorgesehen ist, die in gegenseitigem Abstand (5) auf
– einer Messtaster-Brücke (6) angeordnet sind, welche über wenigstens
– eine Schnellkupplung (31) mit dem freien Ende (27) von wenigstens einem Arm (28) lösbar verbunden ist, und daneben als Kabelverbindung
– eine lösbare Steckverbindung (35) vorgesehen ist zum genauen Verbinden eines jeden Messtasters (4) mit dem...

Description

Die Erfindung betrifft eine Festwalzmaschine für Kurbelwellen mit einer Einrichtung zum Messen des Schlages der Kurbelwelle bestehend aus wenigstens einem Messtaster, der in einer Halterung am freien Ende eines Armes angeordnet ist, der drehfest mit einer Welle verbunden ist, die sich in einem Abstand achsparallel zur Kurbelwelle erstreckt und durch Schwenken um ihre Längsachse den Messtaster mit einem der Hauptlager der Kurbelwelle in und außer Eingriff bringt sowie einer Kabelverbindung, über welche der Messtaster mit einem Auswertegerät in Verbindung steht. Eine derartige Vorrichtung ist aus der Praxis bekannt.
Beim Festwalzen von Einstichen oder Radien an Kurbelwellen kann es vorkommen, daß sich die Kurbelwelle verbiegt. Zu diesem Zwecke wird im Anschluss an die Festwalzoperation die Kurbelwelle vermessen um festzustellen, ob sie einen Schlag aufweist. Das Vermessen geschieht in der Regel mit Hilfe von Messtastern, die nach der Festwalzoperation auf eines oder mehrere der Hauptlager der Kurbelwelle abgesenkt werden und elektrisch mit einem Auswertegerät in Verbindung stehen. Während der Messung führt die Kurbelwelle eine Umdrehung um ihre Längsachse aus. Durch die Zuordnung von jeweils einem Messtaster zu jedem der Hauptlager der Kurbelwelle wird auf diese Weise die Güte der festgewalzten Kurbelwelle ermittelt. Entsprechend dem Messergebnis kann sich daran eine weitere Festwalzoperation anschließen, bei welcher die Radien oder Einstiche einzelner Lagerstellen gezielt nachgewalzt werden. Das Nachwalzen kann sich über den gesamten Umfang der betreffenden Lagerstelle erstrecken, es kann aber auch nur einen Teil des Umfangs erfassen. Das Nachwalzen kann die Radien oder Einstiche an einzelnen Hauptlagern oder auch an Kurbelzapfenlagern der Kurbelwelle umfassen.
An die Messgenauigkeit der Messung des Schlages werden hohe Anforderungen gestellt. So ist es zum Beispiel erforderlich, bei einer Kurbelwelle mit einer Gesamtlänge von etwa 400 mm am mittleren Hauptlager noch einen Schlag zu messen, der in der Größenordnung von 10^–2 liegt.
Ausgehend vom jeweiligen Messergebnis wird an der Festwalzmaschine über das Auswertegerät die Festwalzoperation geregelt. Üblich ist es, eine Mehrzahl von Messtastern, entsprechend jedem Hauptlager, entlang der Kurbelwelle anzuordnen. Durch die gegenseitigen Abstände, welche die Messtaster voneinander haben, ist die Anordnung jeweils nur für einen bestimmten Typ einer Kurbelwelle geeignet. Moderne Festwalzmaschinen für Kurbelwellen sind allerdings so ausgelegt, daß mehrere Typen von Kurbelwellen nacheinander bearbeitet werden können. Das bedingt aber, daß die Einstellung der Messtaster von Kurbelwellentyp zu Kurbelwellentyp angepasst werden muss. Beispielsweise erfordert das Festwalzen einer Kurbelwelle für einen 3-Zylinder-Motor eine geringere Anzahl an Messtastern als das Festwalzen von Kurbelwellen für Motoren, welche eine größere Anzahl von Zylindern haben. Dementsprechend muss die Festwalzmaschine für die Kurbelwellen jedes Mal umgerüstet werden, wenn darauf unterschiedliche Typen von Kurbelwellen bearbeitet werden sollen. Abgesehen von dem damit einhergehenden Wechsel der Festwalzwerkzeuge müssen jedesmal die Messtaster mit der erforderlichen Genauigkeit neu eingerichtet werden, damit die Festwalzoperation zum Erfolg führt.

Im Zusammenhang mit dem Stande der Technik zum Anmeldungsgegenstand ist beispielsweise aus der DE 44 20 137 A1 ein Messgerät zur Vermessung von Kurbelwellen bekannt geworden. Das bekannte Messgerät hat neben anderen eine erste Gruppe von Messrachen für die Vermessung der Hauptlager der Kurbelwelle. Die Messrachen dienen der Prüfung von Form und Lage der vier Hauptlager der Kurbelwelle auf Abweichungen in X-Position. Dazu enthält die Gabel jedes Messrachens zwei gegenüberliegende Messwertgeber, beispielsweise Induktivtaster, deren leicht angefederte Spitze im Messbetrieb an der zu prüfenden Lagerfläche anliegt.

Die Vermessung einer Kurbelwelle ist auch aus der DE 27 42 413 bekannt. Dort sind Messfühler für die Hauptlager durch Leitungen mit den Eingängen einer digitalen oder analogen Auswerteschaltung verbunden. Die bekannte Vorrichtung dient zur Ermittlung der Abnutzung der Lager einer sich drehenden Kurbelwelle.

Aus der EP 0 213 256 A2 ist eine Festwalzmaschine bekannt. Dort sind mehrere bewegliche Walzgeräte, die jeweils einen Werkzeugträger mit einem Walzelement und einem Stützelement aufweisen, jeweils in einer Radialebene einer Kurbelwelle lageveränderlich angeordnet.

Aus der DE 21 02 535 C3 ist eine Einrichtung zum Vermessen von Wellen bekannt, in der Messtaster über eine Kabelverbindung mit einem Auswertegerät verbunden sind. Die Einrichtung dient zur Messung der Radialwerte einer Welle.

Aus der WO 93/10420 A1 ist eine Einrichtung zum Vermessen von Wellen bekannt. Hierbei ist eine Mehrzahl von Tastern, entsprechend einzelnen Messorten längs der Welle, an einem gemeinsamen Tragrahmen befestigt.

Aus der DE 35 29 555 A1 ist eine Werkzeugmaschine mit Messmitteln, nämlich Messtastern, bekannt. Zur Abtastung der aktuellen Abmessungen des gerade bearbeiteten Werkstücks ist auf dem Maschinenbett ein Messkopf montiert, dessen Messtaster das Werkstück abtasten.

Aus der DE 37 13 247 A1 ist eine andere Werkzeugmaschine mit Messmitteln, nämlich Messtastern, bekannt. Die Messmittel sind in einem Messkopf installiert, welcher mit gängigen Haltern an einer Schleifmaschine installiert ist.

Schliesslich ist es durch das in der DE 197 17 973 A1 erwähnte Oberflächen Messgerät „HOMMEL TESTER T20" der Firma Hommelwerke GmbH in 78056 VS-Schwenningen bekannt, einen Taster zur Abtastung einer Oberfläche lösbar über eine Kabel/Steckverbindung mit einer Verarbeitungsanlage zur Verarbeitung der von dem Taster gewonnen Messspannung zu verbinden.

Daraus ergibt sich die Aufgabe für die vorliegende Erfindung, entsprechend dem jeweiligen Typ der festzuwalzenden Kurbelwelle Messtaster in erforderlicher Anzahl und vorbereiteter Anordnung auswechselbar an der Festwalzmaschine anzubringen. Dabei soll neben der geforderten Messgenauigkeit zugleich gewährleistet sein, daß die Vielfachverbindung der Messtaster mit dem Auswertegerät mit großer Schonung und Zuverlässigkeit sowie in kürzester Zeit hergestellt werden kann. Schließlich soll die Umrüstzeit von einer Messtastergruppe auf die andere so kurz wie möglich, und das Anbringen der Messtaster so leichtgängig wie möglich sein.

Die Aufgabe wird durch eine die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweisende Festwalzmaschine gelöst. Dort ist eine Messtaster-Brücke vorgesehen, auf welcher entsprechend der Anzahl der zu vermessenden Hauptlager eine Mehrzahl von Messtastern vorgesehen ist, die in gegenseitigem Abstand zueinander angeordnet sind. Die Messtaster-Brücke kann über eine Schnellkupplung mit dem freien Ende des Armes verbunden werden, der dazu vorgesehen ist, die Messtaster mit der Kurbelwelle in Eingriff zu bringen. Die Schnellkupplung ist so ausgestaltet, daß daneben zugleich die Kabelverbindung hergestellt werden kann, über welche die einzelnen Messtaster mit dem Auswertegerät in Verbindung stehen. Im vorliegenden Fall ist die Kabelverbindung ein mehrpoliger Stecker, der ein sorgfältiges und hochgenaues miteinander Verbinden der einzelnen Kabel sicherstellt, die jedem Messtaster zugeordnet sind. Die Schnellkupplung gewährleistet, daß die Messbrücke ohne Verkanten und leichtgängig an der Festwalzmaschine angebracht werden kann. Zugleich erfolgt das Kuppeln der Messtaster mit dem Auswertegerät unter größtmöglicher Schonung der Steckverbindung. Jedem Kurbelwellentyp ist eine eigene Messtaster-Brücke zugeordnet, auf welcher die einzelnen Messtaster typengerecht angebracht sind. Durch die schnelle Austauschbarkeit einzelner Messtaster-Brücken kann die Rüstzeit der Festwalzmaschine wesentlich verringert werden.

Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der Schnellkupplung als Stellhülse, in welche zum Befestigen von Messtastern ein Zapfen einführbar ist, der seinerseits Teil der Messtaster-Brücke ist und durch achsiales Verschieben einer Schalthülse entriegelt werden kann. Stellhülsen der genannten Art sind beispielsweise aus der DIN 55 058 bekannt. Über die aus der Norm bekannten Stellhülsen werden Werkzeuge mit den Spindelköpfen von Werkzeugmaschinen verbunden. In Anlehnung an die DIN Norm wurden die Stellhülsen beziehungsweise Werkzeughalter in einer Weise weiterentwickelt, daß sie ohne Hilfswerkzeuge schnell wechselbar sind und durch Einstoßen in die Spindel der Werkzeugmaschine verriegelt werden. Die Entriegelung erfolgt durch achsiales Verschieben einer Schalthülse. Ein entsprechendes System ist unter der Typenbezeichnung ASBVA einer Firmenschrift der Firma Otto Bilz Werkzeugfabrik GmbH & Co., 73760 Ostfildern, bekannt geworden.

Ein sicheres Kuppeln und Entkuppeln der Messtaster-Brücke mit der Festwalzmaschine wird erzielt, wenn zwei Arme in gleicher geometrischer Anordnung mit der Welle drehfest verbunden sind, die für das In-Eingriff-Bringen der Messtaster mit der Kurbelwelle an der Festwalzmaschine vorgesehen ist. Jedem der beiden Arme ist sodann jeweils auch eine Stellhülse zugeordnet. Die freien Enden der beiden Arme sind über eine Platte miteinander verbunden. Seitlich neben den Armen sind die Stellhülsen für die Schnellkupplung auf der Platte befestigt.

Damit das Anbringen der Messtaster-Brücke an der Festwalzmaschine möglichst ohne Verkanten und daher leichtgängig erfolgen kann, ist eine der Stellhülsen über ein Gelenk mit der Platte verbunden, die ihrerseits die Enden der beiden Arme miteinander verbindet. Durch das Gelenk können zugleich auch gewisse Fertigungstoleranzen. aufgefangen werden, die bei der Herstellung einer Messtaster-Brücke unvermeidbar sind. Durch das Gelenk wird weitgehend ausgeschlossen, daß sich die Messtaster-Brücke beim Anbringen an der Festwalzmaschine verkanten kann, wodurch die Leichtgängigkeit der Verbindung als auch die Messgenauigkeit gewährleistet ist. Zur Schonung der elektrischen Kontakte sind Teile der lösbaren Steckverbindung, die zum Auswertegerät führen, ebenfalls mit der Platte fest verbunden.

Wie an sich üblich, steht jeder Messtaster in der Stellung des Eingriffs mit den Kurbelwellen senkrecht. Während des Festwalzens der Kurbelwellen werden die Messtaster außer Eingriff geschwenkt und nehmen dabei eine annähernd horizontale Lage ein. In dieser ausgeschwenkten Stellung der Messtaster können die Festwalzwerkzeuge ungehindert die Radien oder Einstiche der Kurbelwelle festwalzen.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigen, jeweils in verkleinertem Maßstab, die
1 eine Vorderansicht der Messtaster-Brücke,
2 eine Draufsicht auf die Messtaster-Brücke,
3 eine Seitenansicht der Messtaster-Brücke,
4, 5 und 6 jeweils Schnitte durch die Messtaster-Brücke entlang der Linien G-G, J-J und H-H der 1.
In der 1 ist eine Kurbelwelle 1 mit unterbrochenen Linien dargestellt, wie sie beispielsweise in einem 6-Zylinder-Reihenmotor für PKW verwendet wird. Entlang der Drehachse 2 der Kurbelwelle 1 sind die Hauptlager 3 in gegenseitigem Abstand voneinander angeordnet. Mit jedem Hauptlager 3 steht ein Messtaster 4 im Eingriff. Die Messtaster 4 sind in gegenseitigen Abständen 5, entsprechend der Anordnung der Hauptlager 3, mit ihren oberen Enden auf einer Messtaster-Brücke 6 befestigt. Die Messtaster-Brücke 6 besteht aus einer Profilleiste 7, in deren Nuten 8 verschiebbare Prismensteine 9 befestigt sind. An jeweils zwei Prismensteinen 9 ist ein Messtaster 4 mit seinem oberen Ende angeschraubt.
Die Profilleiste 7 ist auf einer Platte 10 befestigt. Auf der die Profilleiste 7 tragenden Oberseite 11 weist die Platte 10 einen Handgriff 12 auf. Auf der der Oberseite 11 gegenüberliegenden rückwärtigen Oberseite 13 der Platte 10 (2) springen zwei Zapfen 14 und 15 senkrecht hervor (5 und 6). Die beiden Zapfen 14 und 15 haben einen gegenseitigen Abstand voneinander, welcher dem Abstand 16 entspricht, den die beiden Schnittlinien J-J und H-H voneinander haben (1). Die horizontale Höhenlage der beiden Zapfen 14 und 15 auf der Platte 10 ist gleich und erstreckt sich parallel zur Längsachse 2 der Kurbelwelle 1; in der 1 ist das durch die jeweiligen Befestigungen 17 und 18 für die Zapfen 14 und 15 erkennbar. Während die Befestigung 17 für den Zapfen 14 in der 5 als Schraubverbindung 19 zu erkennen ist, ist die Befestigung 18 für den Zapfen 15 an der Platte 10 als Gelenk 20 ausgestaltet. Das Gelenk 20 wird von einer Platte 21 und Schrauben 22 an der Platte 10 gehalten; es ist in begrenztem Umfang nach allen Richtungen bewegbar.
Die Zapfen 14 und 15 greifen jeweils in gleichartige Stellhülsen 23 ein, die über Schrauben 24, welche jeweils mit einer Scheibe 25 unterlegt sind, an einer Leiste 26 befestigt sind. Die Leiste 26 verbindet die äußeren freien Enden 27 von zwei Armen 28 miteinander, die auf einer Welle 29 drehfest und in gegenseitigem Abstand 30 voneinander befestigt sind.
Ebenso wie die beiden Zapfen 14 und 15 sind die Stellhülsen 23 Teile von zwei Schnellkupplungen 31, über die die Messtaster-Brücke 6 an die Leiste 26 und somit an die Arme 28 und die Welle 29 der Festwalzmaschine 41 angeschlossen werden kann. Das Anschließen der Messtaster-Brücke 6 an die Festwalzmaschine 41 erfolgt durch einfaches Einführen der Zapfen 14 und 15 in die jeweiligen Stellhülsen 23. Konisch ausgestaltete Enden 42 erleichtern das Einführen der Zapfen 14 und 15 in die Stellhülsen 23; Bünde 43 auf ihrem Schaft 44 gewährleisten einen passgenauen Sitz und Leichtgängigkeit der Zapfen 14 und 15 innerhalb der Stellhülsen 23. Davon zu lösen ist die Messtaster-Brücke 6 über Schalthülsen 32, welche ihrerseits achsial beweglich auf dem äußeren Abschnitt der Stellhülsen 23 geführt sind. Kugeln 33, die in einer Ringnut 34 der beiden Zapfen 14 und 15 gelagert sind, stellen die eigentliche Verbindung zwischen dem betreffenden Zapfen 14, 15 und der Stellhülse 23 dar. Durch achsiales Bewegen der Schalthülsen 32 in Richtung auf die Platte 10 zu, können die Kugeln 33 aus den Ringnuten 34 austreten und somit die Messtaster-Brücke 6 von der Festwalzmaschine 41 gelöst werden.
Jeder der Messtaster 4 ist elektrisch über einen Kabelstecker 35 mit einem Auswertegerät (nicht gezeigt) verbunden. Der Kabelstecker 35 besteht aus einem Teil 36, der an der Messtaster-Brücke 6 befestigt ist und einem Teil 37, welcher an der Leiste 26 befestigt ist. Während der Teil 37 über die Leiste 26 mit der Festwalzmaschine 41 dauerhaft verbunden ist, ändert sich der Eingriff des Teiles 36 in den Teil 37 des Kabelsteckers 35 mit jedem Austausch der Messtaster-Brücke 6. Die Schnellkupplung 31 ist derart genau, daß die große Menge der Einzelverbindungen der Messtaster-Brücke 6 entsprechend den einzelnen Messtastern 4, innerhalb des Kabelsteckers 35 über die beiden Teile 36 und 37 problemlos hergestellt werden kann, ohne daß dabei Teile der empfindlichen Leitungsenden Schaden nehmen.
Die 4 zeigt einen der Messtaster 4 im Eingriff mit einem Hauptlager 3 einer Kurbelwelle 1. Wie man in der 4 sieht, wird der Messtaster 4 von einem gebogenen Arm 38 gehalten, dessen anderes Ende an der Profilleiste 7 befestigt ist. Sehr gut erkennbar ist in der 4 der Kabelstecker 35 mit seinen beiden Teilen 36 und 37.
Die 3 zeigt die Messtaster-Brücke 6 jeweils in der Arbeits- und in der Ruhestellung. In der Arbeitsstellung auf der linken Hälfte der 3 ist der Messtaster 4 auf die Kurbelwelle 1 abgesenkt und steht nahezu senkrecht auf einem der Hauptlager 3. Im rechten Teil der 3 befindet sich die Messtaster-Brücke 6 in der Ruhestellung. Beim Übergang von der Arbeits- in die Ruhestellung beschreibt die Spitze des Messtasters 4 einen Bogen 39. Eine Stützkette 40 bewahrt die aus dem Teil 37 des Kabelsteckers 35 austretenden Kabel (nicht gezeigt) davor, beim Verschwenken des Messtasters 4 entlang des Bogens 39 Schaden zu nehmen. Die Welle 29, mit ihren Armen 28 und der die Enden der Arme 28 verbindenden Leiste 26 sind Teile der Festwalzmaschine 41, welche beständig daran verbleiben.

1: Kurbelwelle
2: Drehachse
3: Hauptlager
4: Messtaster
5: Abstand
6: Messtaster-Brücke
7: Profilleiste
8: Nuten
9: Prismenstein
10: Platte
11: Oberseite
12: Handgriff
13: Oberseite
14: Zapfen
15: Zapfen
16: Abstand
17: Befestigung
18: Befestigung
19: Schraubverbindung
20: Gelenk
21: Platte
22: Schrauben
23: Stellhülse
24: Schraube
25: Scheibe
26: Leiste
27: Ende
28: Arm
29: Welle
30: Abstand
31: Schnellkupplung
32: Schalthülse
33: Kugel
34: Ringnut
35: Kabelstecker
36: Teil des Kabelsteckers
37: Teil des Kabelsteckers
38: Arm
39: Bogen
40: Stützkette
41: Festwalzmaschine
42: Ende
43: Bund
44: Schaft

Claims

Festwalzmaschine für Kurbelwellen mit einer Einrichtung zum Messen des Schlages der Kurbelwelle bestehend aus wenigstens einem Messtaster, der in einer Halterung am freien Ende eines Armes angeordnet ist, der drehfest mit einer Welle verbunden ist, die sich in einem Abstand achsparallel zur Kurbelwelle erstreckt und durch Schwenken um ihre Längsachse den Messtaster mit einem der Hauptlager der Kurbelwelle in und außer Eingriff bringt sowie einer Kabelverbindung, über welche der Messtaster mit einem Auswertegerät in Verbindung steht, wobei – entsprechend der Anzahl der zu vermessenden Hauptlager (3) eine Mehrzahl von Messtastern (4) vorgesehen ist, die in gegenseitigem Abstand (5) auf – einer Messtaster-Brücke (6) angeordnet sind, welche über wenigstens – eine Schnellkupplung (31) mit dem freien Ende (27) von wenigstens einem Arm (28) lösbar verbunden ist, und daneben als Kabelverbindung – eine lösbare Steckverbindung (35) vorgesehen ist zum genauen Verbinden eines jeden Messtasters (4) mit dem Auswertegerät.
Festwalzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnellkupplung (31) als Stellhülse (23) ausgebildet ist, worin zum Befestigen von Messtastern (4) ein Zapfen (14, 15) einführbar ist, welcher Teil der Messtaster-Brücke (6) und durch axiales Verschieben einer Schalthülse (32) entriegelbar ist.
Festwalzmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in gegenseitigem Abstand (30) in ansonsten gleicher geometrischer Anordnung zwei Arme (28) mit der Welle (29) drehfest verbunden sind, denen jeweils eine Stellhülse (23) zugeordnet ist.
Festwalzmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden (27) der beiden Arme (28) über eine Leiste (26) miteinander verbunden sind.
Festwalzmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellhülsen (23) seitlich neben den Armen (28) auf der Leiste (26) befestigt sind.
Festwalzmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Zapfen (15) über ein Gelenk (20) mit einer Platte (10) verbunden ist, auf welcher die Messtaster-Brücke (6) befestigt ist.
Festwalzmaschine nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß Teile (36, 37) der lösbaren Steckverbindung (35), welche zum Auswertegerät führen, mit der Platte (10) bzw. der Leiste (26) fest verbunden sind.
Festwalzmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Messtaster (4) in der Stellung des Eingriffs mit der Kurbelwelle (1) im wesentlichen senkrecht steht.